Прогнозирование реологических характеристик колбас

Одна из важнейших задач, стоящих перед ью, является сохранение высокого качества готовой продукции. В связи с малым производством мяса в России и большим количеством ввозимого замороженного сырья, имеющим не постоянное качество, возникает проблема его использования при автоматизации процесса [1].

На сегодняшний день, одним из наиболее популярных продуктов среди населения России стали деликатесные изделия, среди которых сырокопченые колбасы.

По мнению технологов, производство сырокопченых колбас это венец мастерства. Их производство относится к наиболее сложным процессам с длительным технологическим процессом, требующим оборудования высокого качества, гарантированному качеству готовой продукции и самое главное при производстве сырокопченых колбас предъявляются высокие требования к сырью [2].

Для расширения ассортимента, учитывая спрос и интересы потребителя и снижения стоимости изделий, предприятия самостоятельно вносят изменения в рецептуру колбасных изделий. Для разработки нового вида колбас с заданным химическим составом, пищевой и биологической ценностью необходимо учитывать один из важнейших показателей качества которым является консистенция.

Для расчета и возможности прогнозирования качества готовых сырокопченых колбас с заданным химическим составом обладающих определенной консистенцией, необходимо обладать методикой расчета необходимых величин [3,4].

Использование реологических методов контроля за ходом технологических операций позволит решить вопрос стабилизации качества готовой продукции при применении мясного сырья с разными или с незначительными отклонениями функционально-технологических свойств.

При создании продуктов с заданной пищевой и биологической ценностью одним из наиболее важных показателей качества является консистенция готовой продукции.

В связи с этим наибольшее внимание при расчете рецептуры уделяется разработки методов и систематизация реологических характеристик продукции. При этом важное значение имеет формирование базы данных [5,6].

А.Д. Малышев, В. Д. Косой и В. П. Дорохов в своих работах предлагаю методику прогнозирования реологических характеристик сырокопченых колбас состоящую из следующих этапов [2,7]:

1) Каждая рецептура исходя из медико-биологических рекомендаций для определенной группы людей (возрастной ценз, национальных особенностей и т. д.) представляет собой определенное соотношение белка (Б_г) и жира (ц_г).

Предложена формула (1) для расчета комплексной химической характеристики готового продукта (К_в.г.):

(1).

2) Результаты исследования содержания золы в колбасных изделиях свидетельствуют о том, что изменения содержания золы колеблется от 0,04 до 0,06 долей единиц [2,7].

В связи с этим, при расчете новой рецептуры колбасных изделий, количество золы (З_г) принимают 0,05 долей единиц.

3) Образование аромата сырокопченых колбас — это следствие появления продуктов расщепления жиров, под действием микроорганизмов, проявляющих липолитическую активность, а также бактериального протеолитического распада белков и углеводов [8,9,10].

Большое значение шпику уделяется в производстве колбас мажущейся консистенции. При производстве таких колбас за счет измельчения шпика до кремообразного шпика и обволакивания мяса частичками жира сохраняется хорошая намазываемость продукта.

Исходя из уравнения материального баланса (формула 1) и влажности готового продукта (W_г) можно рассчитать содержание жира в готовом продукте по формуле 2 [2,7]:

тогда.

4) В технологии производства сырокопченых колбас большое внимание уделяется процессу сушки, который является наиболее затратным и трудоемким.

Сушка сырокопченых колбасных изделий — процесс обезвоживания продукта путем испарения влаги с поверхности продукта. В процессе сушки происходит диффузия влаги от центральных слоев к периферийным слоям, что увеличивает их стойкость при хранении [11].

В сырокопченых колбасах нормируется содержание влаги от 25 до 30%, в некоторых видах, изготовленных в соответствии с техническими условиями до 40%. Сам процесс занимает от 20 до 29 дней.

Количество остаточной влаги в готовом продукте характеризует не только консистенцию, но и частично возможные сроки хранения. При снижении активности воды от 0,96 до 0,84 существенно снижает активность микрофлоры [12].

Для определения количество влаги удаляемой из продукта (Д_m) необходимо знать показатели влаги в фарше (W_ф) и в готовой продукции (W_ф). Данные показатели задаются стандартом или ТУ предприятия.

При заданных количествах влаги в готовом продукте и влаги удаляемой из продукта, количество влаги в фарше рассчитывается по формуле 3 [2,7]:

(3).

При заданных количествах влаги в фарше и влаги удаляемой из продукта, количество влаги в готовой продукции рассчитывается по формуле 4:

(4).

Исходя из формул 3 и 4, количество влаги удаляемой из продукта рассчитывают по формуле 5:

(5).

5) Фарш сырокопченых колбас характеризуют по химическим и реологическим характеристикам при этом основной гетерогенной системой фарша считается дисперсная среда. В свою очередь дисперсные среды подразделяются на две группы. Первая группа, характеризуется значениями динамического предельного напряжения сдвига. Вторая группа комплексным коэффициентом химического состава [2,7,13].

К первой группе колбасных изделий можно отнести — зернистую, угличскую, московскую, «Фантазия», «Мечта» и «Премьера». Данные колбасы характеризуются предельным напряжением сдвига в пределах от 900 до 100 Па и имеют среднее значение влажности от 0,74 до 0,762, содержание жира от 0,025 до 0,007, универсальной комплексной характеристики (К_в) в пределах 8−14 [2,14,15].

Вторая группа колбасных изделий имеет значение динамического предельного напряжения сдвига в пределах от 1000 до 1200 Па, массовую долю жира от 0,08 до 0,02, влажность от 0,71 до 0,75 и химическую комплексную характеристику от 8 до 2. К данной группе колбасных изделий относятся — брауншвейгская, невская, особенная, польская и другие.

Для классификации фарша учитываются его реологические, химические характеристики и количество добавляемого шпика. Для классификации фарша различают три основные группы (рис. 1).

Рисунок 1 — Общая классификация фарша сырокопченых колбас Обработка статистических данных взаимосвязи содержания влаги и жира в продукте, как в дисперсионной среде, так и в системе фарша позволяет вывести прямолинейную зависимость, представленную в формулах 6 и 7 [2,7]:

(6).

(7).

где ц — содержание жира, дол. ед.;

W — содержание влаги, дол. ед.;

А — коэффициент, характеризующий содержание влаги при ц=0;

b — коэффициент, характеризующий темп изменения жира в зависимости от его влажности, т. е. а=цW;

а — коэффициент, характеризующий темп изменения содержания влаги в зависимости от содержания в нем жира, т. е. а=W/ц.

6) В технологии производства сырокопченых колбас основой для создание аромата и вкуса является ферментативный процесс происходящий под действием ферментов. К веществам участвующим в создании вкуса готовой продукции относят в основном нелетучие экстрактивные вещества, а также необходимую ноту вкуса и аромата добавляют специи [8,9,16].

В процессе нормального созревания полезные бактерии расщепляют сахара. Этим они создают условия для накопления кислот, а действие ферментов создают условия для накопления свободных аминокислот, что способствует формированию аромата и цвета готовой продукции [8,17].

Увеличение содержания свободных аминокислот происходит наиболее интенсивно в первые дни созревания сыровяленых колбас, что свидетельствует об интенсивности протекания протеолиза. Накопление аминокислот не только обусловливает формирование вкуса колбасы, но они могут служить источником образования летучих веществ [9, 18].

Зная количество воды и жира в фарше можно определить содержание белка по формуле (8):

(8).

Зная значение белка и жира в колбасном фарше, мы можем определить его комплексную химическую характеристику по формуле (9):

(9).

Количества шпика нормируется нормативной документацией. Если рассчитывается новая рецептура колбас, зная количество вносимого шпика (С_шп) мы можем рассчитать количество жира (ц_дс), влаги (W_дс) и белка (Б_дс) в дисперсионной среде рассчитываемой рецептуры, а также ее комплексную химическую характеристику (Кв_дс) по формулам 10−13:

(10).

(11).

(12).

(13).

7) Одним из показателей качества сырокопченых колбас является плотная, монолитная структура, формирование которой начинается уже при формовке.

В период осадки батонов начинается формирование вторичной структуры фарша, связанное со способностью белков к взаимодействию «белок-белок». Более полно и наглядно проследить изменения и формирования новой структуры фарша можно с помощью гистологического метода. белок жир сырокопченый колбаса реологический Формирование структуры сырокопченых колбас происходит в связи с развитием в фарше двух [8,9,19] противоположно направленных процессов:

• — ферментативного гидролитического распада белковых компонентов фарша, в результате чего происходит разрушение фаршевой структуры, и достижение гомогенной однородности структуры в готовом продукте;
• — в начале процесса в результате коагуляционных связей формируется пространственно структурный каркас, в дальнейшем в результате обезвоживания продукта [8,9]; .

Гидролиз белков происходит под действием как тканевых протеаз, так и бактериальных ферментов, принимающих участие в ферментации. В результате механического разрушения и внесения двух, трех процентов соли, а также понижения рН, активность мышечных катепсинов повышается.

При высоком содержании влаги и низком содержании соли, гидролитическое расщепление белка фарша особенно значительно при участии протеаз, вырабатываемыми микроорганизмами.

Специфические нарушения целостности мышечных волокон мяса, повышение степени пластичности фарша и гомогенизация массы фарша происходит вследствие ферментативной деструкции белков [8, 20].

Структуру и консистенцию фарша определяют по величине предельного напряжения сдвига динамическому (Q_од) или статистическому (Q_о) в Па используя следующие зависимости представленные в формулах 14 и 15:

(14).

(15).

где Кd — коэффициент учитывающий эффективный размер шпика (dэ) в фарше.

d_э — эффективный размер шпика.

Эффективный размер шпика рассчитывается по формуле 16:

(16).

Анализ формул и возможность их использование для расчета новых рецептур и корректировки существующих. Применение реологических параметров позволяет сократить время на разработку рецептуры с заранее заданным химическим составом и реологическими показателями.

• 1. Запорожский А. А. Использования биотехнологических процессов при производстве мясных продуктов биокоррегирующего действия / А. А. Запорожский, Э. Ю. Мишкевич, С. П. Запорожская // Все о мясе. — 2014. — № 5. — С. 47−51.
• 2. Малышев А. Д. Методика прогнозирования качества фарша сырокопченых колбас / А. Д. Малышев, В. Д. Косой, В. П. Дорохов // Мясная индустрия. — 2002. — № 8. — С. 45−47.
• 3. Nesterenko A. A. Perfectionnement de la technologie des saucissons fumes / A. A. Nesterenko, N. V. Kenijz // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. — 2014. — № 6 (11−12). — pp. 62−66.
• 4. Нестеренко, А. А. Исследование биологической ценности колбасных изделий с применением новой технологии / А. А. Нестеренко, К. В. Акопян // Вестник Казанского государственного аграрного университета. — 2014. — № 3(33) — С. 91−94.
• 5. Кенийз Н. В. Оптимизация рецептур колбасных изделий в условиях реального времени / Н. В. Кенийз, А. А. Нестеренко, Д. С. Шхалахов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубГАУ, 2014. — № 08(102). С. 1113 — 1126. — IDA [article ID]: 1 021 408 071. — Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/08/pdf/71.pdf, 0,875 у.п.л.
• 6. Кенийз Н. В. Интенсификация технологии сырокопченых колбас / Н. В. Кенийз, А. А. Нестеренко, Д. К. Нагарокова // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубГАУ, 2014. — № 09(103). С. 1016 — 1039. — IDA [article ID]: 1 031 409 066. — Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/09/pdf/66.pdf, 1,5 у.п.л.
• 7. Косой В. Д. Реологические характеристики фарша сырокопченых колбас и их прогнозирование / В. Д. Косой, А. Д. Малышев, В. П. Дорохов // Мясная индустрия. — 2001. — № 2. — С. 43−45.
• 8. Нестеренко А. А. Разработка технологии производства сырокопченых колбас с применением электромагнитной обработки мясного сырья и стартовых культур: дис. … канд. техн. наук: 05.18.04/ Нестеренко Антон Алексеевич. — Воронеж, 2013. — 185 с.
• 9. Нестеренко, А. А. Инновационные технологии в производстве колбасной продукции / А. А. Нестеренко, А. М. Патиева, Н. М. Ильина. — Саарбрюккен: Palmarium Academic Pudlishing, 2014. — 165 с.
• 10. Винникова, Л. Г. Технология мяса и мясных продуктов: учебник [Текст] / Л. Г. Винникова. — Киев: Фирма «ИНКОС», 2006. — 600 с.
• 11. Нестеренко А. А. Использование комплексных смесей для производства колбас / А. А. Нестеренко, Н. В. Кенийз, Д. С. Шхалахов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубГАУ, 2014. — № 08(102). С. 1127 — 1148. — IDA [article ID]: 1 021 408 072. — Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/08/pdf/72.pdf, 1,375 у.п.л.
• 12. Бебко Д. А. Применение инновационных энергосберегающих технологий / Д. А. Бебко, А. И. Решетняк, А. А. Нестеренко. — Германия: Palmarium Academic Pudlishing, 2014. — 237 с.
• 13. Нестеренко А. А. Производство ферментированных колбас с мажущейся консистенцией / А. А. Нестеренко, Н. В. Кенийз, Д. С. Шхалахов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубГАУ, 2014. — № 08(102). С. 1149 — 1160. — IDA [article ID]: 1 021 408 073. — Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/08/pdf/73.pdf, 0,75 у.п.л.
• 14. Акопян К. В. Формирование аромата и вкуса сырокопченых колбас [Текст] / К. В. Акопян, А. А. Нестеренко // Молодой ученый. — 2014. — № 7. — С. 93−95.
• 15. Кудряшов, Л. С. Интенсификация технологии сырокопченых колбас [Текст] / Л. С. Кудряшов, С. В. Кузнецова // Мясная индустрия. — 2013. — № 1. — С. 32.
• 16. Nesterenko A. A. The impact of starter cultures on functional and technological properties of model minced meat / A. A. Nesterenko // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. — 2014. — № 4 (7−8). — pp. 77−80.
• 17. Акопян К. В. Способы интенсификации созревания сырокопченых колбас [Текст] / К. В. Акопян, А. А. Нестеренко // Молодой ученый. — 2014. — № 7. — С. 95−98.
• 18. Храмцов А. Г. Использование искусственного интеллекта для оптимизации состава и совершенствования технологии многокомпонентных пищевых продуктов / А. Г. Храмцов, Е. А. Шепило, В. В. Садовой, С. Н. Шлыков, И. А. Трубина // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2008. — № 9. — С. 72−75.
• 19. Нестеренко А. А. Физико-химические показатели сырья после внесения стартовых культур [Текст] / А. А. Нестеренко, К. В. Акопян // Молодой ученый. — 2014. — № 8. — С. 219−221.
• 20. Храмцов А. Г. Компьютерное моделирование термической обработки мясопродуктов / Храмцов А. Г., Куликов Ю. И., Шлыков С. Н., Садовой В. В., Трубина И. А. // Пищевая промышленность. — 2009. — № 2 — С. 24−25.